浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施精要.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施精要.精品文档.内容摘要在建筑物的建造和使用过程中,不管是自拌混凝土还是商品混凝土出现混凝土结构裂缝的现象时有发生,因混凝土结构裂缝影响工程质量安全,甚至导致建筑物垮塌的重大建筑质量事故也偶有发生。混凝土开裂可以说是“常发病”和“多发病”,也是建筑行业的一个质量通病,经常困扰着工程施工人员。有相当一部分混凝土结构裂缝对建筑物的受力及正常使用无太大的危害,但裂缝的存在会影响建筑物的整体性、耐久性,会对钢筋产生腐蚀,是受力使用期应力集中的隐患,所以应加以重视,以避免裂缝的出现。混凝土工程中材料的特性决定了结构较易产
2、生裂缝。本文以施工为主,兼顾设计和监理等方面,阐述混凝土结构裂缝的产生原因及防治措施。关键词:混凝土结构 裂缝 原因及防治措施目 录内容摘要I引 言11 绪言22 混凝土裂缝的分类及成因32.1 混凝土结构裂缝的分类32.1.1 按裂缝的成因分类32.1.2 按裂缝产生的时间分类32.1.3 按裂缝的形状分类42.1.4 按裂缝的发展状态分类52.2 混凝土裂缝的产生原因52.2.1 塑性裂缝的产生原因分析5 2.2.2 干缩裂缝的产生原因分析52.2.2 温度裂缝的产生原因分析62.2.3 沉陷裂缝的产生原因分析73 混凝土裂缝的预防措施及处理技术73.1 混凝土结构裂缝的预防措施73.1.
3、1 干缩及塑性收缩裂缝的预防措施73.1.2 温度裂缝的预防措施83.1.2 沉陷裂缝及其他裂缝的预防措施83.2 混凝土结构裂缝的处理技术83.2.1 表面封闭法93.2.2 灌浆、嵌缝封堵法93.2.3 结构加固法及混凝土置换法94 工程实例分析105 结论与展望12引 言钢筋混凝土结构或构件出现裂缝总会造成不良影响,有的裂缝破坏结构整体性、降低结构刚度影响承载力;有的会引起钢筋锈蚀而降低耐久性;有的缝则出现渗漏而影响使用功能。因此在了解裂缝产生的多种原因后,要针对不同期出现裂缝的不同原因,采取积极措施避免裂缝的发生。当裂缝一旦出现应根据其性质、形态、部位、大小、结构等级和受力状况区别治理
4、。11 绪言混凝土结构裂缝的发生的原因很复杂也是不可避免的,混凝土裂缝的防治重点在于“防”,而不在于“治”,当这些裂缝发生后,必须先查明裂缝产生的原因,判明裂缝的类型,才能选择正确的处理方法,同时要通过合理设计混凝土配合比、正确选用原材料、合理设计建筑结构、加强施工监管、严格遵守施工技术规程、提高施工技术水平,这样才有可能最大程度减少混凝土裂缝的产生,把裂缝宽度控制在设计范围内,尽量减少裂缝造成的危害。 2 混凝土裂缝的分类及成因混凝土结构的裂缝是一个相当普遍的现象,大量工程实践以及近代科学关于混凝土强度的细观研究都表明结构物的裂缝是不可避免的,它是材料的一种特性。因此,科学对待裂缝问题是在对
5、裂缝进行分类、研究的基础上,采取有效的措施,将裂缝的有害程度控制在允许的范围内。本章将就混凝土结构中常见裂缝进行分类,并对结构中占主要部分的裂缝进行成因分析。2.1 混凝土结构裂缝的分类2.1.1 按裂缝的成因分类裂缝的形成有外荷载、结构计算模型差异、材料的收缩(主要为的混凝土收缩、温度变形)等原因造成。从技术角度来分析,有设计、施工、材料等方面问题,根据裂缝的成因分为如下几类:(一) 材料选配不当,如材料的配合比不适宜,水泥品种不对、外加剂品种不对或比例不对,骨料中含泥量太大,有反应性骨料及风化岩等。(二) 施工控制不当,如未按规范操作,混凝土入模间隔时间太长,振捣、搅拌不均匀,养护不及时等
6、原因。(三) 温差作用,如混凝土运输、入模、成型及在初凝及终凝过程中温差太大。(四) 荷载作用,部分地方堆载及超载造成混凝土结构遭到破坏引起开裂。(五) 钢筋锈蚀作用,如环境湿度大,酸、盐化学品渗透造成钢筋锈蚀;还有杂散电流引起钢筋锈蚀。(六) 地基不均匀沉降。(七) 冻胀作用,在临界强度前受冻的混凝土,在构件表面沿主筋或箍筋方向出现宽窄不同的裂缝。(八) 地震作用,遭到地震破坏引起混凝土结构裂缝。(九) 火灾作用,发生火灾,混凝土发生高温碳化引起结构裂缝。(十)碰撞及其他作用等。2.1.2 按裂缝产生的时间分类根据裂缝产生的时间划分裂缝,一般可分为两大类:(一)施工期间出现的裂缝。1)塑性收
7、缩和沉降裂缝:塑性收缩足在混凝土凝结之前,水分从浇筑表面较快蒸发失水而引起,这些裂缝对结构危害很小,但需进行表面处理;沉降裂缝是在施工过程中混凝土尚无任何强度时,由于模板振动、棊础下沉、混凝土振后表面(泌)积水较多引起的,这类裂缝一般较深。2)收缩和温差裂缝:收缩是在混凝土凝结期间或硬化后表面形成的裂缝。由于受到模板和周围结构件的约束、缺少养护水、表面未保护、收缩不匀而引发的裂缝,形状与构件表面垂直。3)不规则龟裂:龟裂是在浇筑后对表面没有进行认真抹压处理或覆盖养护,出现较多数量但裂缝较浅的缝,在初凝期间发生。4)施工措施不当出现的裂缝:钢筋配置不当、绑扎不牢固、施工对钢筋无防护操作人员踩踏上
8、部筋、支撑拆除过早、混凝土无强度时吊压重物、预应力张拉失控都会引起结构裂缝。5)冻胀作用引起的裂缝:早期冻胀是在临界强度前受冻的混凝土,在构件表面沿主筋或箍筋方向出现宽窄不同的裂缝,深度多达不到主筋。(二)使用期间出现的裂缝。1)建筑在投入使用阶段随时间的推移面发展原有裂缝或出现新的裂缝。这种裂缝是沿钢筋位置出现的纵向裂缝,是钢筋开始锈蚀的一个征兆。这种裂缝不是其他任何原因造成的,而是钢筋生锈膨胀所产生的现象。2)对盐械类及酸性侵蚀气液体介质引起的裂缝。3)冻融循环造成的裂缝。2.1.3 按裂缝的形状分类 根据裂缝的形状可分为以下五类:(一)横向裂缝:垂直于构件截面的横向裂缝,主要因荷载作用、
9、温差收缩作用引起。(二)剪切裂缝:因结构体的荷载或震动移位而引起的裂缝。(三)斜向裂缝、八字和倒八字形裂缝:这种裂缝一般只出现在墙体表面,主要因地基不均匀下沉或是温差作用引起的。当条形建筑中部下沉量较大时,两端部墙体表面则出现八字形裂缝;当建筑中部地基坚硬时,两端部地基在软土层上,则出现倒八字形裂缝;条形建筑一端沉降量大时会出现斜向裂缝;当建筑屋面上部因高温或高湿而膨胀量较大时,墙面也会出现八字形裂缝;屋面顶部因低温干燥收缩时,墙面则出现倒八字形裂缝。根据出现裂缝的时间可以判断其稳定程度,进而分析对结构的耐久性影响。(四)X形的交叉裂缝:在地震及外力撞击作用下,柱子端头和墙面上会出现X形裂缝。
10、(五)火灾及其他原因引起的裂缝:因火灾温度很髙且不均匀,裂缝会不规则的出现,程度也不尽相同。2.1.4 按裂缝的发展状态分类根据裂缝所处的运动状态及其发展趋势可分为以下两类:(一)稳定裂缝 这种裂缝不影响持久应用包括两类。1)一类是在运动过程中可以自愈合的裂缝常见于一些新建的防水工程中这是由于裂缝处水泥颗粒在渗漏过程中与水进一步化合析出CaOH2晶体且部分CaOH2又与溶解在水中的CO2发生碳化反应形成CaCO3结晶两者形成的凝胶物质将胶合裂缝封闭从而渗漏停止裂缝达到自愈。2)另一类是处于稳定运动中的裂缝如在周期性荷载作用下产生的周期性扩展和闭合的裂缝。(二)不稳定裂缝 这种裂缝将产生不稳定性
11、的扩展影响结构物的持久使用应视其扩展部位采取相应的措施。 2.2 混凝土裂缝的产生原因裂缝产生的主要原因:由外荷载(包括施工和使用阶段的静荷载、动荷载)引起的裂缝;由变形(包括温度、湿度变形、不均匀沉降等)引起的裂缝;由施工操作(如制作、脱模、养护、堆放、运输、吊装等)引起的裂缝。按成因分类主要有塑性裂缝、干缩裂缝、温度裂缝及不均匀沉降裂缝。2.2.1 塑性裂缝的产生原因分析:塑性裂缝在结构表面出现,形状很不规则且长短不一,互不连贯,类似干燥的泥浆面。大多在混凝土浇筑初期(一般在浇筑后4小时左右),当混凝土本身与外界气温相差悬殊,或本身温度长时间过高(40以上),而气候很干燥的情况下出现。塑性
12、裂缝又称龟裂,属于干缩裂缝,出现普遍。塑性产生原因分析:混凝土浇筑后,表面没有及时覆盖,受风吹日晒,表面游离水分蒸发过快,产生急剧的体积收缩,而此时混凝土早期强度很低,不能抵抗这种变形应力而导致开裂。使用收缩率较大的水泥,水泥用量过多,或使用过量的粉砂。混凝土水灰比过大,模板过于干燥。2.2.2干缩裂缝的产生原因分析:干缩裂缝现象:裂缝为表面性,宽度较细。其走向纵横交错,没有规律。较薄的梁、板类构件(或桁架杆件),多沿短向分布;整体性结构多发生在结构变截面处;平面裂缝多延伸到变截面部位或块体边缘,大体积混凝土在平面部位较为多见,但侧面也常出现,并随湿度和温度变化而逐渐发展。干缩裂缝产生的原因:
13、混凝土成型后,养护不当,受到风吹日晒,表面水分散失快,体积收缩大,而内部湿度变化很小,收缩也小,因而表面收缩变形受到内部混凝土的约束,出现拉应力,引起混凝土表面开裂,或者构件水分蒸发,产生体积收缩受到地基或垫层的约束,而出现干缩裂缝。混凝土构件长期露天堆放,表面湿度经常发生剧烈变化,混凝土经过度振捣,表面形成水泥含量较多的砂浆层,后张法预应力构件露天生产后长久为张拉等。2.2.3温度裂缝的产生原因分析:温度裂缝现象:表面温度裂缝走向无一定规律性;梁板式或长度尺寸较大的结构,裂缝多平行于短边;大面积结构裂缝常纵横交错。深进的和贯穿的温度裂缝,一般与短边方向平行或接近于平行,裂缝沿全长分段出现,中
14、间较密。裂缝宽度沿全长没有太大的变化。温度裂缝多发生在施工期间,缝宽受温度变化影响较明显,冬季较宽,夏季较细。沿断面高度,裂缝大多呈上宽下窗状,但个别也有下宽上窄情况,遇上下边缘区配筋较多的结构,在时也出现中间宽两端窄的梭形裂缝。温度裂缝产生原因:表面温度裂缝,多由于温度较大。混凝土结构,特别是大体积混凝土基础浇筑后,在硬化期间放出大量水化热,内部温度不断上升,使混凝土表面和内部温差很大。当温度产生非均匀的降温时(如施工中注意不够,过早拆除模板;冬季施工,过早除掉保温层,或受到寒潮袭击),将导致混凝土表面急剧的温度变化而产生较大的降温收缩,此时表面胺到内部混凝土的约束,将产生很大的拉应力(内部
15、降温慢,受自约束而产生压应力),而混凝土早期抗拉强度和弹性模量很低,因而出现裂缝(这种裂缝又称为内约束裂缝)。但这种温差仅在表面处较大,离开表面就很快减弱。因此,裂缝只在接近表面较浅的范围出现,表面层以下结构仍保持完整。深进的和贯穿的浊裂缝多由于结构降温差较大,受到外界的约束而引起的。当大体积混凝土基础、墙体浇灌在坚硬地基(特别是岩石地基)或厚大的老混凝土垫层上时,没有采取隔离层等放松约束的措施,如果混凝土浇灌时温度很高,加上水泥水化热的混凝土冷却收缩,全部或部分地受到地基、混凝土垫层或其他外部结构的约束,将传统在混凝土浇筑后2-3个月或更长时间出现,裂缝较深,有时是贯穿性的,将破坏结构的整体
16、性。基础工程长期不回填,受风吹日晒或寒潮袭击作用;框架结构的梁、墙板、基础梁,由于与刚度较大的柱、基础连接,或预制构件浇筑在台座伸缩缝处,因温度变形受到约束,降温时也常出现这类裂缝。采用蒸气养护的预制构件,混凝土降温制度控制不严,降温过速,或养生窑坑急剧揭盖,使混凝土表面剧烈降温,而受到肋部或胎模的约束,常导致构件表面或肋部出现裂缝。2.2.4沉陷裂缝的产生原因分析:沉陷裂缝现象:不均匀沉陷裂缝多属贯穿性裂缝,其走向与沉陷情况有关,有的在上部,有的在下部,一般与地面垂直或呈3045角方向发展。较大的不均匀沉陷裂缝,往往上下或左右有一定的差距,裂缝宽度受温度变化影响较小,因荷载大小而异,且与不均
17、匀沉降值成比例。沉陷裂缝产生原因:结构、构件下面的地基未经夯实和必要的加固处理,混凝土浇筑后,地基因没水引起不均匀沉降。平卧生产的预制构件(如屋架、梁等),由于侧向刚度较差,在弦、腹杆件或梁的侧面常出现裂缝。模板刚度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动,以及过早拆模,也常导致不均匀沉陷裂缝出现。3 混凝土裂缝的预防措施及处理技术由于裂缝的产生是多种多样的,在混凝土结构中普遍存在且危害较大,因此,要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待,并在设计、施工中采取各种有效的措施来预防裂缝的出现和发展。3.1 混凝土结构裂缝的预防措施3.1.1塑性及干缩裂缝的预防措施:(一)塑性裂缝预防措施:配制混凝土时,
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